Signal förbättrande åtgärder för Mobilt BREDBAND GSM / UMTS / CDMA / LTE / 2G / 3G / 4G En guide för stabilare och snabbare mobilt bredband Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 1 av 13
Innehåll 1. Inledning... 2 2. Yttre antenn... 3-4 3. Kablar & Kontakter... 5 4. Placering av utrustning... 6 5. Aktiv repeater... 7 6. Antenner för LTE nät... 8 7. Att gå vidare... 9 8. Hitta leverantörer... 10 9. Ordlista / referenser... 11 12 10.Referenser / Disclamer... 13 1. Inledning Att vara uppkopplad är ett måste i dagens samhälle, det gäller snart sagt i alla åldrar och var man än befinner sig. Om man bor eller vistas mycket utanför större samhällen så kan det där med uppkopplingen ställa till problem. I den här skriften har jag samlat lite tips och tankar om hur man med enkla medel och olika tekniker kan förbättra sin mobila bredbands anslutning. Här behandlas allt från dom enklaste knepen, som att hitta en bättre placering för sin utrustning till signalförbättring med externa antenner, slutligen behandlas även möjligheten att installera en egen 3G / 4G repeater. Fig. 1 - Bild från bredbandskollen.se Dom flesta produkter och det material som beskrivs här kan idag anses som stapelvaror och kan inhandlas hos närmsta telefon / data eller radio & tv butik. Andra bra normala inköpskällor som refereras till i texten är Clas Ohlsons, Kjell & Company samt Biltema. Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 2 av 13
2. Yttre antenn Att komplettera ditt USB modem eller 3G/4G router med en yttre antenn är antagligen första steget. En yttre antenn ger oftast en dramatisk effekt, förutsatt att du använder rätt typ av antenn. Korta kablar är också ett måste. Då mobilnäten arbetar på ganska höga frekvenser så är signaldämpningen i kablar och kontakter en mycket viktig faktor när du ska planera din anläggning. Med rätt antenn på rätt plats och med rätt kablar ökar signalstyrkorna markant. LTE- och DC-HSDPA utrustning (4G/3G) har generellt två antenn-anslutningar. Båda används för antingen up / ner länk på skilda frekvenser. (MIMO Standard) Fig.2-4G USB modem HUAWEI e3372 Fig.3 2st Rundstrålande antenner för 4G Antennutgångar. Kontrollera i tillverkarens dokumentation, där står (oftast) om utrustningen har utgångar för yttre antenner, hur utgångarna ska användas och vilken typ av kontakt som passar. Notera att vissa USB modem och 3G/4G routrar kan saknar utgångar för att ansluta extern antenn. Dom två vanligaste kontakt typerna för antenningångar är CRC9 och SMA. I användarmanualen eller installations instruktionen bör du hitta information om typ av kontakter och var dom är placerade just på din utrustning. Fig. 4 Baksidan på en 4G router Netgear MBR1515 På fig. 4 ser man två antennanslutningarna av typen SMA, anslutningarna visas som External antenna Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 3 av 13
Rundstrålande antenner används med fördel på fordon. Vid fast montage på ett hus eller i en antenn-mast / rör så är en antenn med riktverkan att föredra. Fig. 5 - Rundstrålande antenn (Omnidirectional) Fig. 6 - Riktantenn (Directional) Frekvensband Att välja rätt antenn / antenntyp är avgörande för funktionen. Antennen måste naturligtvis vara avsedd för dom frekvensband som din utrustning använder, olika leverantörer och olika typer av mobilnät använder olika frekvensband. I tabellen nedan listas dom vanligaste frekvensbanden med nät teknik och operatör Frekvensband Nät teknik Mobiloperatör 450 MHz CDMA 3G NET 1 800 MHz LTE 4G 3, Telia, Tele2, Telenor 900 MHz GSM 2G 3, Telia, Tele2, Telenor 900 MHz UMTS 3G 900 MHz LTE 4G Tele2, Telenor 1800 MHz LTE 4G Tele2, Telenor 1800 MHz GSM 2G Tele2, Telenor 1800 MHz GSM 2G Telia 2100 MHz UMTS 3G 3, Telia, Tele2, Telenor 2600 MHz LTE 4G 3, Telia, Tele2, Telenor Fig.7 - Riktantenn för utomhusbruk Tekniska data MACAB PRO-5000 Antenntyp... Yagi Mobilnät... 2G, 3G, 4G Frekvensband - 4G... 1800 MHz FDD 2600 MHz FDD 900 MHz FDD 800 MHz FDD 2600 MHz TDD Öppningsvinkel horisontal... 55 +/- 8% Öppningsvinkel vertikal... 45 +/- 8% Kontakt till modem... SMA-hane Kabellängd... 7 m Förstärkning... 11 dbi Placering... Vägg, Maströr Utomhusbruk... Ja I Tekniska data för antennen i Fig.7 ovan, ser man att den ska fungera för användning i 4G nät. Just denna antenntyp har bara en matarledning, det kan lösas genom att man använder två likadana antenner. Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 4 av 13
3. Kablar & kontakter För att ansluta ditt USB modem eller 3G/4G router till en yttre antenn behövs en antenn kabel / matarkabel. Det är inte ovanligt att du även behöver en adapterkabel (Pigtail se fig 8 & 9) för att koppla ihop ditt USB modem eller 3G/4G router med din antenn kabel. Fig.8 - Adapterkabel (Pigtail) CRC9 Hane SMA Hona Fig.9 - Adapterkabel (Pigtail) CRC9 Hane N kontakt Hona Kabeln ska helst vara av typen lågförlust koaxialkabel med impedans 50Ω - Denna typ av kabel säljs oftast i fasta längder, färdig tillverkad med kontakter och allt!,- klar att användas. Fig.10 - Färdig kontakterad lågförlustkabel, SMA-RP N kontakt Hane Om du är säker på hur lång kabel du behöver kan du låta tillverka en anpassad längd. Kabeln ska naturligtvis vara så kort som möjligt, över 10meter är inte lämpligt. Undvik att skarva kabeln, långa längder och skarvar dämpar signalen markant och ska undvikas i möjligaste mån. SMA Hona / Hane TNC Hane N-Kontakt hane BNC Hane Fig. 11 Kontakt typer Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 5 av 13
4. Placering av utrustning Hur du placerar din utrustning eller din antenn är avgörande för dess funktion. Då mobilnäten arbetar på relativt höga frekvensband kan en flytt av utrustningen några meter göra stor skillnad. Med lite fantasi och tid kan man åstadkomma betydande förbättringar med väldigt små medel. En klassiker är den där man sätter sitt 3G/4G USB modem i en plastpåse och hänger upp den utomhus med hjälp av en USB förlängningskabel. Fig.12 Inkoppling (Schematisk skiss) Den yttre antennen ska helst placeras högt och fritt. Närliggande hus eller träd och buskar skärmar signalen, med försämrat resultat som följd. Det finns generella lösningar som oftast fungerar, ett oändligt antal ingående faktorer vid varje plats och tillfälle gör ändå att man måste tänka till lite och våga att prova sig fram. Om möjligt: Montera antennen på ett långt rör, flytta antennen för att prova ut bra placering. Koppla ihop grejerna och testa. När du hittat en bra placering gör du den slutgiltiga monteringen. Använd maströr / mastfästen och montage material avsedda för TV antenner eller sattelit paraboler. Fig.13 Vanligt mastfäste för fasad / takskärm Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 6 av 13
5. Aktiv repeater Att använda en aktiv repeater är en beprövad teknik som används på hotell, i stora mässhallar, industribyggnader och i gruvor. Kort sagt överallt där man har problem med dålig täckning på dom mobila näten. Repeatrar finns för alla operatörer (Alla mobilnät) GSM / UMTS / HSDPA / 3G / 4G En repeater används för att utöka täckningsområdet för en basstation som redan finns i omgivningen. Repeatern kan sedan i sin tur täcka upp stora ytor Det krävs tillstånd från den operatör vars nät man planerar att använda sin repeater i. (Man ansöker om tillstånd) Repeatern måste vara av en godkänd typ. Fig.14 Repeater Andrew MR2618 Fig.15 Komplett repeater KIT MR2618 monteras enkelt upp med en antenn riktad mot den basstation som ska förlängas och en annan antenn mot den plats som man önskar förstärkt täckning över. Vid behov kan även flera antenner kopplas på utgångs sidan med hjälp av en splitter (Se Fig.16) En mobil nät repeater kostar från drygt 5 tusen, upp till 25-30** tusen kronor inkl. antenner och kablar (Andrew MR2618 LTE2600 exkl. montage) Fig.16 Principskiss mobil repeater Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 7 av 13
6. Antenner för LTE nät Tar upp antenner för LTE nät under en egen punkt då LTE näten är lite speciell och ställer lite mera krav på utrustningen för att ge bästa resultat. Det behövs två helt separata antennkretsar, dessa kan finnas i samma ytterhölje eller vara två separata antenner. Polarisationen på respektive antenn / antennkrets ska vara -45 och +45 från vertikal planet. Fig.17-2st separata 45 riktantenner Fig.18 2st 45 antennkretsar i samma hölje Vardera antennkrets behöver naturligtvis var sin antennkabel (Matarledning) ner till ditt 4G / LTE modem / router. Även här ska kabeln vara så kort som möjligt. Tips: Man kan naturligtvis placera sin 4G / LTE router på övervåningen, eller varför inte i ett skyddande hölje uppe vid antennen eller på vinden för att minimera kabel längderna upp till antennen! Framtiden: Inom en snar framtid kommer det att finnas 4G / LTE routrar med inbyggda riktantenner avsedda för utomhusbruk på den Svenska marknaden. Med denna typ av utrustning förenklas montage och användning betydligt. (Huawei B222 är inte avsedd för Svenska mobilnät) Fig.19 Huawei B222 LTE CPE router Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 8 av 13
7. Att gå vidare Precis som i radio skannerns tidevarv så kan man även nu lyssna på dom mobila näten. Då radiosignalerna är digitalt kodade så kan man inte höra vad som sägs. Men med rätt grejer kan man mäta signalstyrkor för att kunna få bästa möjliga placering och riktning. Har bl.a. provat detta med en mycket prisvärd mjukvarudefinierad radio mottagare (RTL.SDR), den kopplad via USB till dator. Fig.20 Skärmdump från SDR programvara På skärmdumpen ovan ser man en modulerad UMTS bärvåg på 900MHz bandet. Antennen är en liten rundstrålande 4G/LTE mobil antenn. Signalstyrkan är ca. -35dB En förändring på antennens placering förändrar signalstyrkan omedelbart, detta är ett mycket bra verktyg som kan användas när man ska välja antennplacering eller justera in en riktantenn. /G Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 9 av 13
8. Hitta bredbands leverantörer På Post och telestyrelsens bredbandskarta[r5] kan man se vilka mobil operatörer som har mobil täckning inom ett visst område, man kan även se vilken typ av mobilt bredband som kan finnas tillgängligt. Fig.21 - Bredbandskartan Enl. bredbandskartan kan tydligen tre olika operatörer leverera 4G i mitt område. Telia är inte en av dom? Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 10 av 13
9. Ordlista / referenser GSM Engelsk förkortning Global System for Mobile Communications Mobiltelefonstandard / Andra generationens mobiltelefon nät 2G Medger data kommunikation upp till 60kbps GPRS / EDGE Engelsk förkortning General Packet Radio Service och Enhanced Data rates for GSM Evolution Mobiltelefonstandard / Tredje generationens mobiltelefon nät 3G Medger data kommunikation upp till 600kbps Ethernet En samling standardiserade metoder för att anordna datorkommunikation via kabel med hög hastighet mellan datorer primärt i ett lokalt datornätverk inom samma fastighet. Standarder återfinns i IEEE 802.3 familjen. FDD/TDD Engelsk förkortning Frequency Division Duplex och Time Division Duplex -.Två metoder för att dela upp databärare (Radiovåg) I dels frekvens multiple, dels tids delar (Time slots) för t.ex. påförande av data för upp eller ner länk. Används i WLAN, WiMAX(fast/mobil) och i 4G / LTE nät. Se även MIMO. IEEE 802.11 Samling av standarder för WLAN, även känt som Wireless Ethernet, framtagna av standardiseringsorganisationen IEEE. LAN Engelsk förkortning Local Area Network Benämning för ett lokalt datanätverk. Oftast ett trådbundet Ethernet nätverk. LTE Engelsk förkortning Long-Term Evolution Är en standard för trådlös access (IEEE 802.16) LTE används främst för bredbands access i nätverk avsedda för mobil kommunikation (Mobiltelefon / GSM/EDGE och UMTS/HSPA nät) Matarledning Koaxialkabel, lågförlust, oftast med 50Ω impedans. Även benämnd Antennkabel. Används för att ansluta t.ex. en yttre antenn till mobilt modem, router eller repeater. MIMO Engelska för multiple-input and multiple-output och är en standard / metod där dubbla in / utgångar används för att kunna nyttja flera frekvenser och olika polarisering (Beamforming). Antalet möjliga datakanaler ger ökad överföringskapaciteten. Metoden används bl.a. i LTE (4G) nät och i WiMAX nät. Se även FDD / TDD. Pigtail Kort adapterkabel för anslutning av antennkabel / matarledning till ett mobilt modem, router eller repeater. Repeater Från engelskan, är en typ av relästation som används i radiosammanhang, en anordning som återutsänder en signal som annars inte hade nått fram till mottagaren. T.ex. där sändare och mottagare ligger för långt ifrån varandra för fullgod funktion, eller där mottagaren ligger i radioskugga p.g.a. höga hus eller träd. Router En router är en nätverksenhet som kopplar samman flera lokala datornätverk och dirigerar datatrafiken mellan dessa. I paketförmedlande nätverk bestämmer routern nästa nätverksadress som ett datapaket skall till, denna process kallas dirigering (Routing). Wi-Fi Teknik för trådlösa nätverk. Det är ursprungligen ett handelsnamn lanserat av branschorganisationen Wi-Fi Alliance för att beskriva teknik baserade på standarder i familjen IEEE 802.11. Wi-Fi nätverk benämns oftast som WLAN = Wireless Local Area Network Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 11 av 13
WLAN Engelsk förkortning Wireless Local Area Network baserade på standarder i familjen IEEE 802.11 USB Engelsk förkortning Universal Serial Bus Seriell anslutning (Port) för extra utrustning, används i bl.a. datorer. USB standarden medger spännings matning av den anslutna utrustningen (5V 500mA) UMTS/HSPA Engelsk förkortning Universal Mobile Telecommunications System och High Speed Packet Access Är en Mobiltelefonstandard / Fjärde generationens mobiltelefon nät 4G Medger data kommunikation upp till 60kbps / 600kbps Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 12 av 13
10. Referenser Honors to the brains behind - 'Äras den som äras bör' - som talesättet säger. Som vanligt så är det inte jag som kommit på allt detta. Här hittar ni länkar till referenser och leverantörer. [R1] https://sv.wikipedia.org [R2] http://bredbandskollen.se [R3] https://www.telia.se/privat/support/tackningskartor [R4] http://www.telenor.se/kundservice/drift-och-tackning/tackning/tackningskarta/ [R5] http://bredbandskartan.pts.se/ Leverantörer [L1] https://www.kjell.com/se/fraga-kjell/hur-funkar-det/mobilt/mobil-kommunikation/battre-mobilt-bredband [L2] http://www.satpro.se [L3] http://www.biltema.se [L4] http://www.dustin.se [L5] http://www.telia.se [L6] http://www.tele2.se Disclaimer! The information given on this page is given on an 'As Is' basis and aimed for NON COMMERCIAL use only. The author can not be held responsible for any use of the information. Any registered product / trademark or company name on the page is the property of their respective owners. NOTERA! Det är helt personliga reflektioner och upplevelser vi skriver om på den här sidan, dessa är inte några 'Expert' kommentarer / utlåtanden. Vi rekommenderar INTE att någon ska göra dom ändringar / Modifieringar som vi gjort och som beskrivs på denna sida, då dessa HELT SÄKERT gör att alla garantier som leverantören utställt OMEDELBART upphör. Våra tester och slutsatser kan INTE, och ska INTE tas för intäkt att samma eller motsvarande resultat eller upplevelse kan erhållas eller efterliknas någon annanstans eller av någon annan http://www.popular-hifi.com - 1999-2016 G.Larsson / SM2YER Länk till min hemsida: http://www.popular-hifi-com/ Signal förbättrande åtgärder 2015.08.10 G.Larsson Rev. 2016.10.16 - Sida 13 av 13